磷脂酰肌醇3-磷酸对UV-B诱导蚕豆保卫细胞中过氧化氢产生和气孔关闭的影响

【目的】研究磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）催化产物磷脂酰肌醇3-磷酸（PI3P）对紫外线B（UV-B）诱导保卫细胞中过氧化氢（H2O2）产生和气孔关闭的影响,为进一步阐明植物细胞转导UV-B辐射信号的机制提供依据。【方法】以蚕豆（Vicia faba L.）表皮条为材料,采用PI3K的抑制剂沃曼青霉素（WM）和LY294002（LY）来抑制PI3P的形成,采用二苯基碘（DPI）和水杨基氧肟酸（SHAM）分别抑制H2O2形成的NADPH氧化酶途径和细胞壁过氧化物酶途径,通过气孔开度分析和激光扫描共聚焦显微镜技术,确定PI3P在0.8 W•m-2 UV-B辐射诱导蚕豆保卫细胞H2O2产生和气孔关闭中的作用。【结果】WM和LY能显著抑制UV-B诱导的保卫细胞H2O2产生和气孔关闭;外源H2O2处理能显著逆转WM和LY对UV-B诱导气孔关闭的抑制效应,但WM和LY不能抑制外源H2O2诱导的气孔关闭;UV-B诱导的保卫细胞H2O2产生和气孔关闭能被活性氧清除剂和SHAM显著抑制,但不能被DPI抑制。【结论】PI3P通过诱导蚕豆保卫细胞中产生于过氧化物酶途径的H2O2形成来介导UV-B辐射诱导的气孔关闭。     

6种中药生物碱对内毒素诱导内皮细胞分泌白介素-1α、NO和6-酮-前列腺素F1α的影响

通过研究青藤碱、防己诺林碱、水苏碱、川芎嗪、苦参碱和吴茱萸碱6种中药生物碱对细菌内毒素(LPS)作用下猪血管内皮细胞分泌细胞因子白介素-1α(IL-1α)、NO和6-酮-前列腺素F1α(6-keto-PGF1α)的影响,探讨生物碱抗LPS的药理作用机制.培养猪血管内皮细胞至单层融合状态,加入LPS刺激,3 h后加入高、中、低3种质量浓度的上述6种中药生物碱,继续培养21 h后收集细胞上清液,用ELISA测定IL-1α、NO和6-keto-PGF1α的含量.结果显示青藤碱、苦参碱和吴茱萸碱能显著降低内皮细胞分泌IL-1α的水平;青藤碱、水苏碱和川芎嗪能显著降低内皮细胞分泌NO的水平;防己诺林碱能显著降低内皮细胞分泌6-keto-PGF1α的水平.结果提示6种中药生物碱具有明显的抗细菌内毒素作用,可在由IL-1α、NO和6-keto-PGF1α介导的机体炎症、水肿和凝血等病理损伤过程中发挥治疗作用.     

锶对蚕豆根尖细胞的遗传毒性效应

为探讨Sr²⁺污染对蚕豆根尖细胞的生态毒性效应和对植物生长影响的毒理机制,以蚕豆为试材,通过急性毒性实验、微核实验和彗星实验,以ρ(Sr²⁺)0.01 mmol·L^-1处理为CK,分析了Sr²⁺处理浓度[ρ(Sr²⁺)]为0.05~10 mmol·L^-1对蚕豆根(芽)生长、干重、根尖细胞染色体结构及根尖细胞DNA断裂损伤的影响。结果显示,Sr²⁺对蚕豆的根尖细胞的生态毒性效应具有双重性。当ρ(Sr²⁺)<0.05 mmol·L^-1时可促进蚕豆根、芽生长;ρ(Sr²⁺)>0.25 mmol·L^-1时,蚕豆发芽率下降了17.93%~36.32%,根茎、生物量及总生物量分别降低了42.15%、48.69% 和46.75%。同时,Sr²⁺抑制了蚕豆根尖细胞有丝分裂,促进DNA链发生断裂,导致有丝分裂指数(MI)降低,出现染色体断片和微核,其微核率(MCN)是CK的200%~400%;彗星尾长(TL)、尾部DNA含量(TD)和彗星尾矩(TM)也显著高于CK(P<0.05),表明DNA出现了明显的断裂损伤。     

间作对莎草与蚕豆体内铅镉锌化学形态分布的影响

通过室内盆栽实验,研究了莎草(Cyperus glomeratus L.)和蚕豆(Vicia faba L.)间作条件下两种植物体内Pb、Cd、Zn化学形态分布的变化,并进一步探讨了间作体系影响莎草与蚕豆对重金属Cd、Pb、Zn吸收累积的主要机制。结果表明:与单作相比,间作使莎草地上部生物量减少了54.55%,根部生物量减少了41.67%,叶绿素与可溶性糖含量分别减少了33.33%与36.39%;间作后蚕豆地上部的生物量提高了11.71%。蚕豆根际土壤有效态Pb、Cd和Zn含量显著降低。Pb在两种植物体内的化学形态以氯化钠提取态(FNa Cl)为主,间作使莎草地上部乙醇提取态(FE)Pb含量显著增加了23.43%,根部各化学形态Pb含量增加6.92%~17.80%;间作后蚕豆地上部活性较强的FE-Pb和FW-Pb含量显著降低了16.00%和42.60%,根部各化学形态Pb含量降低了1.32%~44.76%。Cd在两种植物体内的化学形态以FNa Cl和FHCl为主,间作使莎草地上部残渣态(FR)含量显著增加了43.45%,根部FHCl和FR含量显著增加了6.26%和30.01%;间作后蚕豆地上部FHCl-Cd含量显著降低了26.37%,根部各化学形态Cd含量降低了6.09%~68.33%;在两种植物体内的化学形态以FHAc、FW和FNa Cl占优,间作使莎草地上部FE-Zn含量显著增加了12.5%,根部各化学形态Zn含量增加5.32%~23.54%;间作后蚕豆地上部和根部各化学形态Zn含量均降低。蚕豆地上部和根部Pb、Cd、Zn均与土壤有效态Pb、Cd、Zn含量呈显著正相关,表明间作降低蚕豆Pb、Cd、Zn的含量与体系植物根际土壤有效态Pb、Cd、Zn含量下降密切相关。     

铀对蚕豆幼苗光合特性和呼吸代谢的毒害机理

为探究铀(U)胁迫对植物光合作用和呼吸代谢的毒害作用,采用溶液培养法,用含有不同浓度铀(0、5、10、15、20、25μmol·L~(-1))的溶液处理蚕豆幼苗72 h后,通过组织切片和透射电镜观察根系结构的变化,并测定蚕豆幼苗的叶绿素含量、光合参数以及根系活力,另取高浓度铀处理组(U-25μmol·L~(-1))与对照组(U-0μmol·L~(-1))的根系进行转录组测序(RNA-seq)。结果表明:在不同浓度的铀胁迫下,铀向地上部的转移极少,其转移系数小于0.01,过量的铀累积明显破坏了根系的结构。此外,铀胁迫下蚕豆幼苗的光合效率降低,但根系活力增加。RNA-seq结果表明,与光合作用和呼吸代谢调控相关的基因中,共有117个基因差异表达,其中,光合作用中与光反应途径、卡尔文循环途径及光呼吸途径相关的基因表达以下调为主(90个DEGs;3个上调,87个下调);呼吸代谢中参与线粒体电子传递过程的相关基因表达以上调为主(27个DEGs;23个上调,4个下调)。研究表明,高浓度的铀胁迫抑制了蚕豆幼苗的光合作用,但增强了其根系的呼吸代谢,这可能是蚕豆对铀毒害的一种适应机制。     

蚕豆对土壤中锶的累积及其器官分配特征分析

为了调查蚕豆不同生育时期对土壤中锶(Sr)的累积效应及Sr在各器官中的分配特征,采用盆栽试验,以外源施加Sr Cl2·6H2O(稳定同位素88Sr)模拟土壤受放射性核素90Sr污染,分析Sr在蚕豆各生育时期(苗期、现蕾期、开花期、结荚期、成熟期)及各器官中的累积、分配特征。结果显示,随外源Sr污染浓度的增加,蚕豆体内Sr的累积量显著增加(P0.05),各生育时期对Sr的累积量呈现成熟期结荚期开花期现蕾期苗期,生物富集系数(BCF)和转移系数(TF)呈"上升"趋势,Sr在蚕豆各器官中的累积百分比表现为叶茎根(苗期和现蕾期)、茎叶根花(开花期)、根豆荚茎叶(结荚期)和茎叶根荚壳种子(成熟期)。同时,蚕豆根系对Sr的吸收速率与外源Sr污染浓度显著相关。综上认为,Sr在蚕豆体内具有明显的累积效应,并可转移到蚕豆地上部分各器官中,导致这些器官或组织被Sr污染。     

5种杀菌剂对蚕豆赤斑病菌的室内毒力测定及田间防效

为了筛选防治蚕豆赤斑病的高效药剂,选用25%吡唑醚菌酯悬浮剂、225 g/L异菌脲悬浮剂、40%嘧菌环胺悬浮剂、400 g/L嘧霉胺悬浮剂、43%腐霉利悬浮剂等5种杀菌剂,对蚕豆赤斑病病原菌进行室内毒力测定和田间药效试验。结果表明：5种药剂对蚕豆赤斑病菌均有较好的抑制作用,其中225 g/L异菌脲悬浮剂的抑菌作用最强,EC₅₀为0.172 1 μg /mL;其次为25%吡唑醚菌酯悬浮剂,EC₅₀为2.534 0 μg /mL。田间药效试验结果表明,在推荐剂量下,5种杀菌剂对蚕豆赤斑病均有良好的防治效果,其中25%吡唑醚菌酯悬浮剂2 000倍液防治效果最佳,为79.03%,显著高于其他药剂。产量分析显示, 25%吡唑醚菌酯悬浮剂2 000倍液小区平均产量为15.8 kg,百粒质量为179.0 g,增产率为5.60%,显著高于其他杀菌剂。综合分析,25%吡唑醚菌酯悬浮剂对蚕豆赤斑病的防效最高,并有显著的保产效果,可作为防治蚕豆赤斑病的首选药剂。     

三种黏土矿物对蚕豆生长和重金属含量的影响

以云南会泽铅锌矿周边污染农田土壤为供试土壤,施加沸石、钠基膨润土、硅藻土3种黏土矿物,开展室内种植蚕豆的盆栽试验,研究黏土矿物对蚕豆光合生理、生物量、矿质营养、重金属含量和累积量的影响。结果表明:3种黏土矿物显著增强蚕豆叶片的光合作用,增加植株的生物量,其中钠基膨润土处理的增幅最大,为21.7%。黏土矿物降低土壤速效氮、磷、钾的含量,降幅为12%～48%,改变蚕豆植株氮、磷、钾的含量,其中,硅藻土显著增加蚕豆植株磷、钾和根系氮的含量,增幅为23%～83%,钠基膨润土降低蚕豆地上部氮、磷、钾的含量。3种黏土矿物均显著降低土壤有效态铅和铜的含量,降幅为14%～28%,减少蚕豆植株的锌含量、根系铅和铜的含量;沸石还显著降低土壤有效态镉、蚕豆植株镉和地上部铅的含量。相关分析发现,土壤有效态镉与蚕豆地上部镉、有效态铜与根系铜、有效态锌与植株锌的含量呈极显著或显著正相关。研究表明黏土矿物能降低污染土壤重金属的生物有效性,减少蚕豆植株的重金属含量,改善光合作用和提高生物量。     

异质Cd胁迫对蚕豆和富集植物续断菊根系生长的影响

为了研究蚕豆和续断菊根系对异质Cd胁迫的生态学响应,探讨间作体系影响Cd累积的根系可塑性机理,以蚕豆和Cd富集植物续断菊为试验材料,设置异质Cd胁迫根箱模拟试验,将根箱平均分为左、右两室,分别填充Cd处理（50 mg·kg^-1）土壤和无Cd土壤,分别测定蚕豆和续断菊的根长、根表面积、根体积等形态指标,比较异质Cd胁迫对蚕豆和续断菊根系生长影响的差异。结果表明,异质Cd胁迫下,蚕豆的根长、根表面积、根体积表现为无Cd右室大于Cd胁迫左室,续断菊表现为Cd胁迫左室大于无Cd右室。蚕豆根系直径为0~0.5 mm、土壤深度为15~20 cm时,无Cd右室根长、根表面积和根体积是Cd胁迫左室的4.63、3.14倍和2.39倍;根系直径为0.5~1 mm和大于1 mm、土壤深度为30~35 cm时,无Cd右室根长分别是Cd胁迫左室的1.69倍和5.04倍,根表面积分别是Cd胁迫左室的1.78倍和5.05倍,根体积分别是Cd胁迫左室的1.85倍和33.00倍。续断菊根系直径为0~0.5 mm、土壤深度为0~5 cm时,Cd胁迫左室根长、根表面积和根体积是无Cd右室的1.66、1.36倍和1.57倍;根系直径为0.5~1 mm、土壤深度为35~40 cm时,Cd胁迫左室根长、根表面积和根体积是无Cd右室的2.86、2.16倍和2.81倍;根系直径大于1 mm、土壤深度为15~20 cm时,Cd胁迫左室根长、根表面积和根体积是无Cd右室的26.94、52.26倍和139.33倍。综上结果表明Cd胁迫抑制了蚕豆根系的生长,促进了续断菊根系的生长,这可能是蚕豆和续断菊间作模式修复Cd污染土壤的机理之一。     

蚕豆幼苗对NaCl和NaHCO3胁迫的生理响应

采用不同浓度的NaCl和NaHCO3处理蚕豆幼苗,处理7 d后分别测定蚕豆幼苗鲜重、蚕豆叶片MDA和脯氨酸含量、蚕豆叶片抗氧化酶活性。结果显示,随NaCl和NaHCO3胁迫浓度的增加,蚕豆幼苗鲜重先显著增加后显著下降(P<0.05);叶中MDA和脯氨酸含量显著上升(P<0.05),NaCl低于NaHCO3的上升幅度;超氧化物歧化酶(SOD)活性先显著增加(P<0.05)然后下降;过氧化物酶(POD)活性在NaCl胁迫下显著升高(P<0.05),NaHCO3胁迫下先升高后显著降低(P<0.05);过氧化氢酶(CAT)活性显著增加(P<0.05)。蚕豆具有一定程度的抗盐碱性,碱胁迫大于同浓度盐胁迫的伤害。     

甲醛胁迫下蚕豆保卫细胞中过氧化氢的积累及其对气孔导度和开度的影响

以蚕豆为试材,对甲醛(HCHO)处理0、24、48、72 h的蚕豆叶片进行气孔开度、导度、细胞内H2O2含量和抗氧化酶活性的测定,并用荧光显微检测法进行了H2O2的亚细胞定位检测。结果表明:气体HCHO处理的72 h内,由于蚕豆叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性从284.52 U·min-1·g-1 FW升至291.44 U·min-1·g-1 FW,过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性先升高后降低,导致蚕豆叶片中H2O2含量从1.31μmol·g-1 FW升至2.39μmol·g-1 FW;较短时间(24~48 h)的HCHO处理下蚕豆叶片H2O2主要分布在保卫细胞的胞质中,72 h后不仅保卫细胞的胞质中H2O2积累增多,积累H2O2的叶绿体数量也增多;HCHO持续处理72 h内蚕豆叶片气孔开度和导度分别下降46.50%和78.80%,涂抹抗坏血酸(ASA)的实验证实,H2O2对蚕豆叶片气孔开度和导度的调节起到关键作用。研究认为,0.46~0.72 mg·m-3的HCHO胁迫致使蚕豆叶片中积累的H2O2定位于保卫细胞,是蚕豆叶片气孔开度减小和导度降低的主要原因。     

干旱地区滴灌条件下燕麦与箭筈豌豆混播模式研究

【目的】探究干旱地区滴灌条件下燕麦(Avena sativa)与箭筈豌豆(Vicia sativa)混播对饲草产量和营养品质的影响,筛选该区域燕麦与箭筈豌豆最佳混播模式。【方法】以‘梦龙’燕麦和普通箭筈豌豆为材料,采用单因素随机区组设计,将燕麦与箭筈豌豆进行同行混播、间行混播、交叉混播和条撒混播,并设置燕麦和箭筈豌豆单播对照,燕麦和箭筈豌豆单播播种量分别为120.00和75.00 kg/hm²,燕麦和箭筈豌豆混播播种量分别为75.00和45.00 kg/hm²,在燕麦灌浆期和箭筈豌豆花末期测定不同混播模式下饲草的主要性状指标（株高、叶茎比、鲜干比、生物产量和营养成分指标）,并利用主成分分析法（PCA）对不同播种模式下饲草主要性状指标进行综合评价。【结果】与燕麦和箭筈豌豆单播相比,4种混播模式均显著提高了饲草产量,其中交叉混播模式干草产量最高,达9 412.18 kg/hm²,比燕麦和箭筈豌豆单播分别提高了41.27%和64.45%;与燕麦单播相比,混播模式显著改善了饲草品质,其中交叉混播模式饲草相对饲喂价值最高,达129.14。主成分分析结果表明,燕麦与箭筈豌豆交叉混播模式、条撒混播模式和间行混播模式的饲草综合得分较高。【结论】燕麦与箭筈豌豆交叉混播模式、条撒混播模式和间行混播模式的饲草综合性状较好。